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事實證明，通過空分精餾塔的空分精餾，不僅可以 確保得到高純度的產品，同時還可得到較好的產量。這里所涉及到的空氣精餾由氧氣-氮氣的氣液相交換組成，液體與上升的O2-N2混合物逆流相遇。所以空分精餾塔板主要被用于該類交換。

空分精餾塔其實是利用氧氮沸點不同實現低溫分離，由于氮氣的沸點較低，故而達到平衡時，直接位于液體混合物上方的蒸汽中的N2濃度比液體中的N2濃度較高。而蒸汽和液體餾分分別經過精餾塔盤，力圖在接觸時通過交換氧氣和氮氣來維持平衡。

潔凈工藝空氣大部份進入冷箱內的主換熱器，被返流出來的氣體冷卻，接近露點的空氣進入下空分精餾塔的底部，進行次分餾；在精餾塔中，上升氣體與下流液體充分接觸，傳熱傳質后，上升氣體中氮的濃度逐漸增加。

純氮進入下塔頂部的主冷凝蒸發器被冷凝，在氣氮冷凝的同時，主冷凝蒸發器中的液氧得到氣化。一部份液氮作為下塔的回流液下流，另一部分液氮經過冷后，除少量作為產品液氮抽出外，其余節流后送入上塔。于是上升中的氣體混合物的氮氣濃度越來越高，下降液體中的氧濃度越來越高。

在下塔中產生的液空也經過冷器過冷，節流后進入上塔參與精餾，在上塔內，經過再次精餾，得到產品氮氣、產品氧氣和污氮及產品液氧。從主冷抽出的適量的液氧，送入液氧自增壓器，被空氣加熱蒸發后，再進入主換熱器復熱后，送出冷箱。所以簡單的說，空分精餾塔的工作本質就是深度冷凍法生產相關氣體。